最小化malloc（）调用的数量可以提高性能？
考虑两个应用程序：一个（num.1）多次调用malloc（），另一个（num.2）调用malloc（）几次。 两个应用程序分配相同数量的内存（假设为100MB）。
对于哪个应用程序，下一个malloc（）调用会更快，＃1还是＃2？
换句话说：malloc（）在内存中是否有分配位置的索引？
当然这完全取决于malloc实现，但在这种情况下，没有调用free，大多数malloc实现可能会给你相同的算法速度。
正如另一个答案所评论的那样，通常会有一个空闲块列表，但是如果你没有调用free，那么就只有一个，所以在两种情况下都应该是O（1）。
这假设在两种情况下为堆分配的内存都足够大。 在＃1的情况下，你将分配更多的总内存，因为每个分配都涉及存储元数据的内存开销，因此你可能需要调用sbrk（），或等效于在＃1的情况下增长堆，这将增加额外的开销。
由于缓存和其他二阶效应，它们可能会有所不同，因为新分配的内存对齐方式不同。
如果你已经释放了一些内存块，那么由于碎片较少，＃2可能会更快，因此搜索的空闲块列表更小。
如果你已经释放了所有内存块，它应该最终完全相同，因为任何理智的实现都会将块合并回一个内存区域。
你问了2个问题：
- 对于哪个应用程序，下一个malloc（）调用会更快，＃1还是＃2？
- 换句话说：malloc（）在内存中是否有分配位置的索引？
你暗示他们是同一个问题，但他们不是。 后一个问题的答案是肯定的。
至于哪个会更快，这是不可能的。 它取决于分配器算法，机器状态，当前进程中的碎片等。
但是你的想法很合理：你应该考虑malloc的使用将如何影响性能。 曾经有一个我编写的应用程序使用了大量的内存小块，每个都分配了malloc（）。 它工作正常但很慢。 我用一个替换了malloc的许多调用，然后在我的应用程序中切掉了那个大块。 它要快得多。
我不推荐这种方法; 它只是说明malloc的使用会对性能产生重大影响。
我的建议是衡量它 。
Malloc必须通过链接的空闲块列表来查找要分配的空闲块。 这需要时间。 所以，＃1通常会变慢：
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您调用malloc的次数越多，所需的时间就越多 – 因此减少调用次数会使您的速度提高（尽管它是否显着取决于您的具体情况）。
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另外，如果你使用malloc许多小块，那么当你释放这些块时，你将比分配和释放一些大块更多地分割堆。 因此，您可能最终会在堆上放置许多小的空闲块而不是几个大块，因此您的malloc可能必须进一步搜索可用空间列表以找到合适的块进行分配。 再次使它们变慢。
这些当然是实现细节，但通常free()会将内存插入到空闲块列表中。 然后malloc()将查看此列表中是否有正确大小或更大的空闲块。 通常，只有当这个失败时， malloc()才会要求内核提供更多内存。
还有其他考虑因素，例如何时将多个相邻块合并为单个较大的块。
而且， malloc()价格昂贵的另一个原因是：如果从多个线程调用malloc() ，则必须在这些全局结构上进行某种同步。 （即锁定。）存在具有不同优化方案的malloc()实现，以使其更适合multithreading，但通常，保持multithreading安全会增加成本，因为多个线程将争用这些锁并阻止每个线程的进度其他。
答案是，它取决于，大部分潜在的缓慢而非来自malloc（）和free（）的组合，通常＃1和＃2的速度相似。
所有malloc（）实现都有一个索引机制，但是向索引添加新块的速度通常不依赖于索引中已有的块数。
malloc的大部分缓慢来自两个来源
- 在先前释放的（块）中搜索合适的空闲块
- 多处理器锁定问题
编写我自己几乎符合标准的malloc（）替换工具malloc（）&& free（）的时间从35％到3-4％，并且它严重优化了这两个因素。 它可能与使用其他高性能malloc的速度相似，但拥有我们自己的更便携的神秘设备，当然允许在某些地方免费内联。
你总是可以使用malloc（）来分配大块内存并自己进行细分。 Malloc（）经过优化，在一般情况下运行良好，并且不会假设您是否使用线程或程序分配的大小。
实现自己的子分配器是否是个好主意是次要问题。 很少，显式内存管理已经足够困难了。 您很少需要另一层代码，如果没有任何好的调试方法，可能会破坏程序并使程序崩溃。 除非您正在编写调试分配器。
你没有定义“很多”和“很少”之间的相对差异，但我怀疑大多数malloc在两种情况下几乎完全相同。 问题意味着每次调用malloc都会产生与系统调用和页表更新一样多的开销。 当你在非脑死亡环境中进行malloc调用时，例如malloc（14），malloc实际上会分配比你要求的更多的内存，通常是系统MMU页面大小的倍数。 你获得了14个字节，malloc跟踪新分配的区域，以便以后的调用只能返回已分配内存的一大块，直到需要从操作系统请求更多内存。
换句话说，如果我将malloc（14）调用100次或者将malloc（1400）调用一次，则开销将大致相同。 我只需要自己管理更大的分配内存块。
分配一块内存比分配多块更快。 有系统调用的开销，也搜索可用的块。 在编程中减少操作次数通常会加快执行时间。
内存分配器可能必须搜索以找到大小正确的内存块。 这增加了执行时间的开销。
但是，在分配小块内存而不是一个大块时，可能会有更好的成功机会。 您的程序是分配一个小块并释放它还是需要分配（并保留）小块。 当内存碎片化时，可用的块数较少，因此内存分配器可能必须合并所有块以形成足够大的块以进行分配。
如果您的程序正在分配和销毁许多小块内存，您可能需要考虑分配静态数组并将其用于内存。